變壓器正確使用ppt課件

1、第三章 變壓器3.1 3.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)3.2 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行單相變壓器的空載運(yùn)行 3.3 3.3 單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行3.4 3.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定3.5 3.5 標(biāo)么值標(biāo)么值3.6 3.6 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性3.7 3.7 三相變壓器三相變壓器3.8 3.8 變壓器的并聯(lián)特性變壓器的并聯(lián)特性 變壓器是一種靜止電器,它通過線圈間的電磁感應(yīng),將一種電壓等級的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓等級的交流電能.第三章 變壓器3.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)3.1.1 3.1.1 基本工作原理

2、和分類基本工作原理和分類一、基本工作原理 變壓器的主要部件是鐵心和套在鐵心上的兩個繞組。兩繞組只有磁耦合沒電聯(lián)系。在一次繞組中加上交變電壓，產(chǎn)生交鏈一、二次繞組的交變磁通，在兩繞組中分別感應(yīng)電動勢。1u1e2e2u1i2i1U2U1u2uLZ1212de= - Ndtde= - Ndt 只需(1)磁通有變化量;(2)一、二次繞組的匝數(shù)不同，就能達(dá)到改變壓的目的。第三章 變壓器二、分類按用途分：電力變壓器和特種變壓器。按用途分：電力變壓器和特種變壓器。 按繞組數(shù)目分：單繞組自耦變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器和多繞組變壓器。 按相數(shù)分：單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器。 按鐵心結(jié)構(gòu)分：心式變

3、壓器和殼式變壓器。 按調(diào)壓方式分：無勵磁調(diào)壓變壓器和有載調(diào)壓變壓器。 按冷卻介質(zhì)和冷卻方式分：干式變壓器、油浸式變壓器和充氣式變壓器。 第三章 變壓器3.1.2 3.1.2 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)一、鐵心 變壓器的主磁路，為了提高導(dǎo)磁性能和減少鐵損，用厚為0.35-0.5mm、表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊成。 變壓器的電路，一般用絕緣銅線或鋁線繞制而成。 油浸式變壓器的器身浸在變壓器油的油箱中。油是冷卻介質(zhì)，又是絕緣介質(zhì)。油箱側(cè)壁有冷卻用的管子散熱器或冷卻器）。 將線圈的高、低壓引線引到箱外，是引線對地的絕緣，擔(dān)負(fù)著固定的作用。二、繞組四、油箱三、絕緣套管此外，還有儲油柜、吸濕器、安全氣道、凈油器和氣體

4、繼電器。此外，還有儲油柜、吸濕器、安全氣道、凈油器和氣體繼電器。第三章 變壓器連接發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的升壓變壓器連接發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的升壓變壓器連接發(fā)電機(jī)的連接發(fā)電機(jī)的封閉母線封閉母線 與電網(wǎng)相連與電網(wǎng)相連的高壓出線端的高壓出線端前往第三章 變壓器三相干式變壓器接觸調(diào)壓器第三章 變壓器電源變壓器環(huán)形變壓器控制變壓器第三章 變壓器3.1.3 3.1.3 型號與額定值型號與額定值一、型號 型號表示一臺變壓器的結(jié)構(gòu)、額定容量、電壓等級、冷卻方式等內(nèi)容，表示方法為如如OSFPSZ-250000/220OSFPSZ-250000/220表明自耦三相強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷三繞組銅線表明自耦三相強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷三繞組銅線有載調(diào)

5、壓，額定容量有載調(diào)壓，額定容量250000kVA250000kVA，高壓額定電壓，高壓額定電壓220kV220kV電力變壓器電力變壓器第三章 變壓器二、額定值此外，額定值還有額定頻率、效率、溫升等。此外，額定值還有額定頻率、效率、溫升等。指銘牌規(guī)定的額定使用條件指銘牌規(guī)定的額定使用條件下所能輸出的視在功率。下所能輸出的視在功率。額定容量額定容量NS (kVA)指長期運(yùn)行時所能承受的工作電壓指長期運(yùn)行時所能承受的工作電壓額定電壓額定電壓12NNU/ U(kV ) 是指一次側(cè)所加的額定電壓， 是指一次側(cè)加額定電壓時二次側(cè)的開路電壓。在三相變壓器中額定電壓為線電壓。1NU2NU三者關(guān)系：三者關(guān)系：1

6、122112233NNNNNNNNNNSUIUISUIUI單相：單相：三相：三相：指在額定容量下，允許長期通過的額定指在額定容量下，允許長期通過的額定電流。在三相變壓器中指的是線電流電流。在三相變壓器中指的是線電流額定電流額定電流12NNI/ I( A)第三章 變壓器3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行3.2.1 電磁關(guān)系一、物理情況1U1EE120U0I2(I )11U2U1u2u02E10RI1U0I100NIF1E011E2E第三章 變壓器二、各電磁量參考方向的規(guī)定1 1性質(zhì)上：性質(zhì)上： 與與 成非線性關(guān)系；成非線性關(guān)系； 與與 成線性關(guān)系；成線性關(guān)系；2 2數(shù)量上：數(shù)量上： 占占99%99%以

7、上，以上， 僅占僅占1%1%以下；以下；3 3作用上：作用上： 起傳遞能量的作用，起傳遞能量的作用， 起漏抗壓降作用。起漏抗壓降作用。0000I0I111主磁通與漏磁通的區(qū)別主磁通與漏磁通的區(qū)別一次側(cè)遵循電動機(jī)慣例，二次側(cè)遵循發(fā)電機(jī)慣例。一次側(cè)遵循電動機(jī)慣例，二次側(cè)遵循發(fā)電機(jī)慣例。強(qiáng)調(diào)：磁通與產(chǎn)生它的電流之間符合右手螺旋定則；電強(qiáng)調(diào)：磁通與產(chǎn)生它的電流之間符合右手螺旋定則；電動勢與感應(yīng)它的磁通之間符合右手螺旋定則。動勢與感應(yīng)它的磁通之間符合右手螺旋定則。第三章 變壓器三、感應(yīng)電動勢分析 1.主磁通感應(yīng)的電動勢主電動勢tsinm設(shè)0011112-9090mmdeNfN sin(t)Esin()d

8、tt 那么114.44mEfN 有效值114.44mEjfN 相量同理，二次主電動勢也有同樣的結(jié)論。同理，二次主電動勢也有同樣的結(jié)論。 可見，當(dāng)主磁通按正弦規(guī)律變化時，所產(chǎn)生的一次主電動勢也按正弦規(guī)律變化，時間相位上滯后主磁通 。主電動勢的大小與電源頻率、繞組匝數(shù)及主磁通的最大值成正比。090第三章 變壓器2.漏磁通感應(yīng)的電動勢漏磁通感應(yīng)的電動勢漏電動勢漏電動勢漏電動勢也可以用漏抗壓降來表示，即漏電動勢也可以用漏抗壓降來表示，即根據(jù)主電動勢的分析方法，同樣有根據(jù)主電動勢的分析方法，同樣有1114.44mEjfN 1114.44EfN 11001EjL IjI X由于漏磁通主要經(jīng)過非鐵磁路徑由于

9、漏磁通主要經(jīng)過非鐵磁路徑, ,磁路不飽和磁路不飽和, ,故磁阻很大且為故磁阻很大且為常數(shù)常數(shù), ,所以漏電抗所以漏電抗 很小且為常數(shù)很小且為常數(shù), ,它不隨電源電壓負(fù)載情況它不隨電源電壓負(fù)載情況而變而變. .1X第三章 變壓器3.2.2 3.2.2 空載電流和空載損耗空載電流和空載損耗一、空載電流1. 作用與組成2、性質(zhì)和大小 性質(zhì)：由于空載電流的無功分量遠(yuǎn)大于有功分量，所以空載電性質(zhì)：由于空載電流的無功分量遠(yuǎn)大于有功分量，所以空載電流主要是感性無功性質(zhì)流主要是感性無功性質(zhì)也稱勵磁電流；也稱勵磁電流；大小：與電源電壓和頻率、線圈匝數(shù)、磁路材質(zhì)及幾何尺寸有大?。号c電源電壓和頻率、線圈匝數(shù)、磁路材

10、質(zhì)及幾何尺寸有關(guān)，用空載電流百分?jǐn)?shù)關(guān)，用空載電流百分?jǐn)?shù)I0%I0%來表示：來表示：00N100II %I空載電流空載電流 包含兩個分量，一個是勵磁分量包含兩個分量，一個是勵磁分量 ，作用是建立磁，作用是建立磁場，另一個是鐵損耗分量場，另一個是鐵損耗分量 ，主要作用是供鐵損耗。，主要作用是供鐵損耗。0IaI0rI0第三章 變壓器t0i3211230i3、空載電流波形由于磁路飽和，空載電流由于磁路飽和，空載電流與由它產(chǎn)生的主磁通呈非與由它產(chǎn)生的主磁通呈非線性關(guān)系。線性關(guān)系。 當(dāng)磁通按正弦規(guī)律變化時，空載電流呈尖頂波形。 當(dāng)空載電流按正弦規(guī)律變化時，主磁通呈尖頂波形。實(shí)際空載電流為非正弦波，但為了分

11、析、計(jì)算和測量的方便，在實(shí)際空載電流為非正弦波，但為了分析、計(jì)算和測量的方便，在相量圖和計(jì)算式中常用正弦的電流代替實(shí)際的空載電流。相量圖和計(jì)算式中常用正弦的電流代替實(shí)際的空載電流。第三章 變壓器二、空載損耗 對于已制成變壓器，鐵損與磁通密度幅值的平方成正比，對于已制成變壓器，鐵損與磁通密度幅值的平方成正比，與電流頻率的與電流頻率的1.31.3次方成正比，即次方成正比，即 空載損耗約占額定容量的空載損耗約占額定容量的0.2%1%0.2%1%，而且隨變壓器容量的，而且隨變壓器容量的增大而下降。為減少空載損耗，改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的方向是采用優(yōu)增大而下降。為減少空載損耗，改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的方向是采用優(yōu)質(zhì)鐵磁材料

12、：優(yōu)質(zhì)硅鋼片、激光化硅鋼片或應(yīng)用非晶態(tài)合金。質(zhì)鐵磁材料：優(yōu)質(zhì)硅鋼片、激光化硅鋼片或應(yīng)用非晶態(tài)合金。21.3mFePBf。，PP，RI。RIP,PFeFe耗耗即即空空載載損損耗耗近近似似為為鐵鐵損損所所以以均均很很小小和和由由于于和和繞繞組組銅銅損損耗耗耗耗供供給給鐵鐵損損電電源源吸吸收收少少量量有有功功功功率率變變壓壓器器空空載載時時一一次次側(cè)側(cè)從從 0101200第三章 變壓器3.2.3 3.2.3 空載時的電動勢方程、等效電路和相量圖空載時的電動勢方程、等效電路和相量圖一、電動勢平衡方程和變比1 1、電動勢平衡平衡方程、電動勢平衡平衡方程（1 1一次側(cè)電動勢平衡方程一次側(cè)電動勢平衡方程11

13、10110101110UEEI REI RjI XEZ I 1114.44mUEfN 忽略很小的漏阻抗壓降，并寫成有效值形式，有忽略很小的漏阻抗壓降，并寫成有效值形式，有11114.444.44mEUfNfN那么 可見，影響主磁通大小的因素有電源電壓和頻率，以及可見，影響主磁通大小的因素有電源電壓和頻率，以及一次線圈的匝數(shù)。一次線圈的匝數(shù)。重要公式第三章 變壓器（2 2二次側(cè)電動勢平衡方程二次側(cè)電動勢平衡方程220EU2 2、變比、變比定義定義112112022NNUUENkENUU 對三相變壓器，變比為一、二次側(cè)的相電動勢之比，近似對三相變壓器，變比為一、二次側(cè)的相電動勢之比，近似為額定相電

14、壓之比，具體為為額定相電壓之比，具體為Y，d接線NNU3Uk21 NNUU3k21D，y接線第三章 變壓器二、空載時的等效電路和相量圖二、空載時的等效電路和相量圖1 1、等效電路、等效電路100mmmEI (RjX)I Z 一次側(cè)的電動勢平衡方程為一次側(cè)的電動勢平衡方程為01101011I)jX(RI)jX(RZIEUmm空載時等效電路為空載時等效電路為即即等等效效用用電電阻阻所所以以還還要要引引入入一一個個在在鐵鐵心心中中引引起起鐵鐵損損由由于于降降表表示示也也用用電電抗抗壓壓感感應(yīng)應(yīng)的的電電動動勢勢表表示示法法基基于于,PRI,R,P,E,XI jEFemmFe201101 第三章 變壓器

15、mmmZ,X,R勵磁電阻、勵磁電抗、勵磁阻抗。由于磁路具有飽勵磁電阻、勵磁電抗、勵磁阻抗。由于磁路具有飽和特性，所以和特性，所以 不是常數(shù)，隨磁路飽和程度增大而減不是常數(shù)，隨磁路飽和程度增大而減小。小。mmmjXRZ11XX,RRmm由于由于 ，所以有時忽略漏阻抗，空載等效電路只，所以有時忽略漏阻抗，空載等效電路只是一個是一個 元件的電路。在元件的電路。在 一定的情況下，一定的情況下， 大小取決于大小取決于 的大小。從運(yùn)行角度講，希望的大小。從運(yùn)行角度講，希望 越小越好，所以變壓器常采用越小越好，所以變壓器常采用高導(dǎo)磁材料，增大高導(dǎo)磁材料，增大 ，減小，減小 ，提高運(yùn)行效率和功率因數(shù)。，提高運(yùn)

16、行效率和功率因數(shù)。 mZmZ0I0ImZ1U0I第三章 變壓器2 2、相量圖、相量圖根據(jù)前面所學(xué)的方程，可作根據(jù)前面所學(xué)的方程，可作出變壓器空載時的相量圖：出變壓器空載時的相量圖：（1以 為參考相量m（2） 與 同相， 滯后 ，mar0III00090aI0rI01E（3） 滯后 ， ；090m21E,E1001XI j,IR（4）1U（5）maI0rI00I1E1E2E10XI j01IR1U第三章 變壓器空載運(yùn)行小結(jié)空載運(yùn)行小結(jié)（1 1一次側(cè)主電動勢與漏阻抗壓降總是與外施電壓平衡一次側(cè)主電動勢與漏阻抗壓降總是與外施電壓平衡, ,若忽若忽略漏阻抗壓降，則一次主電勢的大小由外施電壓決定略漏阻抗

17、壓降，則一次主電勢的大小由外施電壓決定. .（2 2主磁通大小由電源電壓、電源頻率和一次線圈匝數(shù)決定，主磁通大小由電源電壓、電源頻率和一次線圈匝數(shù)決定，與磁路所用的材質(zhì)及幾何尺寸基本無關(guān)。與磁路所用的材質(zhì)及幾何尺寸基本無關(guān)。（3 3空載電流大小與主磁通、線圈匝數(shù)及磁路的磁阻有關(guān)，鐵空載電流大小與主磁通、線圈匝數(shù)及磁路的磁阻有關(guān)，鐵心所用材料的導(dǎo)磁性能越好，空載電流越小。心所用材料的導(dǎo)磁性能越好，空載電流越小。（4 4電抗是交變磁通所感應(yīng)的電動勢與產(chǎn)生該磁通的電流的比電抗是交變磁通所感應(yīng)的電動勢與產(chǎn)生該磁通的電流的比值，線性磁路中，電抗為常數(shù)，非線性電路中，電抗的大小隨值，線性磁路中，電抗為常數(shù)

18、，非線性電路中，電抗的大小隨磁路的飽和而減小。磁路的飽和而減小。第三章 變壓器3.3 單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行3.3.1 3.3.1 負(fù)載運(yùn)行時的電磁關(guān)系負(fù)載運(yùn)行時的電磁關(guān)系變壓器一次側(cè)接在額定頻率、額定電壓的交流電源上，二次接變壓器一次側(cè)接在額定頻率、額定電壓的交流電源上，二次接上負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)，稱為負(fù)載運(yùn)行。上負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)，稱為負(fù)載運(yùn)行。1U1E1E2U1I2I1m2EAXaxLZ22E第三章 變壓器11IR11E22IR22E1U1I2I2U11 1FN I22 2FN I01 0FN I01E2E用圖示負(fù)載運(yùn)行時的電磁過程用圖示負(fù)載運(yùn)行時的電磁過程第三章 變壓器3.3.2 3.3.2 基

19、本方程基本方程一、磁動勢平衡方程120FFF或112210N IN IN I 電磁關(guān)系將一、二次聯(lián)系起來電磁關(guān)系將一、二次聯(lián)系起來, ,二次電流增加或減少必然引二次電流增加或減少必然引起一次電流的增加或減少起一次電流的增加或減少. .:,U,U.FF;F,因因此此有有磁磁動動勢勢平平衡衡方方程程大大小小基基本本不不變變由由空空載載到到負(fù)負(fù)載載不不變變保保持持只只要要大大小小主主要要取取決決于于共共同同作作用用產(chǎn)產(chǎn)生生次次磁磁動動勢勢和和二二負(fù)負(fù)載載時時一一次次磁磁動動勢勢產(chǎn)產(chǎn)生生主主磁磁通通一一次次磁磁動動勢勢空空載載時時011002100用電流形式表示用電流形式表示LII)kI(II)NN(

20、II102021201。,I;,I:L作用作用它起平衡二次磁動勢的它起平衡二次磁動勢的另一個是負(fù)載分量另一個是負(fù)載分量產(chǎn)生主磁通產(chǎn)生主磁通它用來它用來一個是勵磁電流一個是勵磁電流兩個分量兩個分量變壓器的負(fù)載電流包括變壓器的負(fù)載電流包括闡明闡明10第三章 變壓器二、電動勢平衡方程根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫出一、二次側(cè)電動勢平衡方程根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫出一、二次側(cè)電動勢平衡方程111111111ZIEXI jRIEU222222222ZIEXI jRIEU LZIU22負(fù)載運(yùn)行時負(fù)載運(yùn)行時, ,忽略空載電流有忽略空載電流有: :1221211或NNkIIkII闡明，一、二次電流比近似與匝數(shù)成反比

21、?？梢?，匝數(shù)不闡明，一、二次電流比近似與匝數(shù)成反比?？梢姡褦?shù)不同，不僅能改變電壓，同時也能改變電流。同，不僅能改變電壓，同時也能改變電流。第三章 變壓器3.3.3 3.3.3 等效電路及相量圖等效電路及相量圖一、折算折算原則：折算原則：1保持二次側(cè)磁動勢不變；保持二次側(cè)磁動勢不變；2保持二次側(cè)各功率保持二次側(cè)各功率或損耗不變?；驌p耗不變。22122 EkEEUkU 22IIk222222 2LLrk rxk xZk Z方法：（將二次側(cè)折算到一次側(cè)方法：（將二次側(cè)折算到一次側(cè))折算：將變壓器的二次或一次繞組用另一個繞組折算：將變壓器的二次或一次繞組用另一個繞組(N2=N1)來來等效，同時對該繞

22、組的電磁量作相應(yīng)的變換，以保持兩側(cè)的電磁等效，同時對該繞組的電磁量作相應(yīng)的變換，以保持兩側(cè)的電磁關(guān)系不變關(guān)系不變,用一個等效的電路代替實(shí)際的變壓器。用一個等效的電路代替實(shí)際的變壓器。第三章 變壓器折算后的方程式為折算后的方程式為111111111ZIEXI jRIEU 222222222ZIEXI jRIEU 021III12EE01IZEmLZIU22第三章 變壓器二、等效電路根據(jù)折算后的方程，可以作出變壓器的等效電路。根據(jù)折算后的方程，可以作出變壓器的等效電路。T T型等效電路：型等效電路：近似等效電路近似等效電路1R1X2R2XmRmX1U2ULZ2I1I0I1R1X2R2X21IIL1

23、I1U2ULZ第三章 變壓器簡化等效電路：簡化等效電路：其中121SS2SSSRRRXXXZRjX分別稱為短路電阻、短路分別稱為短路電阻、短路電抗和短路阻抗。電抗和短路阻抗。 由簡化等效電路可知，短路阻抗起限制短路電流的作用，由于短路阻抗值很小，所以變壓器的短路電流值較大，一般可達(dá)額定電流的1020倍。1U2ULZ2II1SRSX第三章 變壓器三、相量圖作相量圖的步驟作相量圖的步驟對對應(yīng)應(yīng)T T型等效電路，型等效電路， 假定假定變壓器帶感性負(fù)載。變壓器帶感性負(fù)載。0190)6Em超前0)7 I)() 8201III11)11IjX1)12 U22 I ) 223RI )224IXj )12)

24、5EE1)9E21 U)11)10RI第三章 變壓器作相量圖的步驟假定帶感性負(fù)載）作相量圖的步驟假定帶感性負(fù)載）對應(yīng)簡化等效電路對應(yīng)簡化等效電路212112212SSUI ZIIUUI RjX I 由等效電路可知由等效電路可知根據(jù)方程可作出簡化相量圖根據(jù)方程可作出簡化相量圖21II2USRI1SXI j11U2思考思考題題 作出變壓器帶上不同性質(zhì)負(fù)載時的作出變壓器帶上不同性質(zhì)負(fù)載時的簡化相量圖簡化相量圖? ?第三章 變壓器3.4 變壓器的參數(shù)測定3.4.1 3.4.1 空載實(shí)驗(yàn)空載實(shí)驗(yàn)一、目的：通過測量空載電流和一、二次電壓及空載功率來計(jì)算變比、空載電流百分?jǐn)?shù)、鐵損和勵磁阻抗。二、接線圖二、接

25、線圖三、要求及分析FepP,XR) 0113即即和和忽忽略略WAVV*1 1低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開路；低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開路；曲曲線線和和畫畫出出和和測測出出向向調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)范范圍圍內(nèi)內(nèi)單單方方在在電電壓壓)U(fP)U(fI,PI ,U,U.U)N1010002012102 第三章 變壓器1002022NmmmmmUZIPRIXZR201001100NNUkUII %I4 4求出參數(shù)求出參數(shù)5 5空載電流和空載功率必須是額定電壓時的值，并以此求空載電流和空載功率必須是額定電壓時的值，并以此求取勵磁參數(shù)；取勵磁參數(shù)；6 6若要得到高壓側(cè)參數(shù)，須折算；若要得到高壓側(cè)參數(shù)，須折算；7 7對三相變壓器

26、，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；對三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；第三章 變壓器3.4.2 3.4.2 短路實(shí)驗(yàn)短路實(shí)驗(yàn)1.目的：通過測量短路電流、短路電壓及短路功率來計(jì)算變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)、銅損和短路阻抗。2. 接線圖3. 要求及分析1 1高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)短路；短路；WAV*;)U(fP)U(fI,PI ,U,I.I,)SSSSSSSNS曲曲線線和和畫畫出出和和測測出出對對應(yīng)應(yīng)的的范范圍圍內(nèi)內(nèi)變變化化在在讓讓短短路路電電流流通通過過調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)電電壓壓 31023 3同時記錄實(shí)驗(yàn)室的室溫；同時記錄實(shí)驗(yàn)室的室溫；4 4由于外加電壓很小，主磁通很少，

27、由于外加電壓很小，主磁通很少，鐵損耗很少，忽略鐵損，以為鐵損耗很少，忽略鐵損，以為 。CuSpP 第三章 變壓器5 5參數(shù)計(jì)算參數(shù)計(jì)算122122ssNssNsSNSsNsssUUZIIPPRIIXZR對對T T型等效電路：型等效電路：ssXXXRRR21212121四、短路電壓短路時，當(dāng)短路電流為額定值時一次所加的短路時，當(dāng)短路電流為額定值時一次所加的電壓，稱為短路電壓，記作電壓，稱為短路電壓，記作NSSNIZU1750C短路電壓也稱為阻抗電壓。短路電壓也稱為阻抗電壓。6 6溫度折算：電阻應(yīng)換算到基準(zhǔn)工作溫度溫度折算：電阻應(yīng)換算到基準(zhǔn)工作溫度時的數(shù)值。時的數(shù)值。8 8對三相變壓器，各公式中的

28、電壓、電流對三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；和功率均為相值；7 7若要得到低壓側(cè)參數(shù)，須折算；若要得到低壓側(cè)參數(shù)，須折算；第三章 變壓器短路電壓常用百分值表示短路電壓常用百分值表示%URI%)(NCSN0100u :1751sa 分分量量百百分分值值有有功功短短路路電電壓壓電電阻阻%UXI%)(NSN100u :11sa 分分量量百百分分值值無無功功抗抗短短路路電電壓壓電電 短路電壓的大小直接反映短路阻抗的大小，而短路阻抗又直接影響變壓器的運(yùn)行性能。 從正常運(yùn)行角度看，希望短路電壓小些，這樣可使副邊電壓隨負(fù)載波動小些；從限制短路電流角度，希望它大些，相應(yīng)的短路電流就小些。%UZ

29、I%NCSN0100u :1751s 短短路路電電壓壓百百分分值值第三章 變壓器3.5 標(biāo)么值 標(biāo)么值,就是指某一物理量的實(shí)際值與選定的同一單位的基準(zhǔn)值的比值,即一、定義二、基準(zhǔn)值的確定1 1、通常以額定值為基準(zhǔn)值。、通常以額定值為基準(zhǔn)值。 2 2、各側(cè)的物理量以各自側(cè)的額定值為基準(zhǔn)；、各側(cè)的物理量以各自側(cè)的額定值為基準(zhǔn)； 線值以額定線值為基準(zhǔn)值，相值以額定相值為基準(zhǔn)值；線值以額定線值為基準(zhǔn)值，相值以額定相值為基準(zhǔn)值；單相值以額定單相值為基準(zhǔn)值，三相值以額定三相值為基準(zhǔn)值；單相值以額定單相值為基準(zhǔn)值，三相值以額定三相值為基準(zhǔn)值； .SSQ,P.ZZX,R.EUBB的的基基準(zhǔn)準(zhǔn)值值為為和和的的基

30、基準(zhǔn)準(zhǔn)值值為為和和的的基基準(zhǔn)準(zhǔn)值值為為和和BU3 3、標(biāo)么值標(biāo)么值= =實(shí)際值實(shí)際值基準(zhǔn)值基準(zhǔn)值第三章 變壓器三、優(yōu)點(diǎn)01*mZI020*mPRI*sSNZU*sSNRP*NPcosN*NQsinN四、缺陷標(biāo)么值沒有單位，物理意義不明確。標(biāo)么值沒有單位，物理意義不明確。3 3、折算前、后的標(biāo)么值相等。線值的標(biāo)么值、折算前、后的標(biāo)么值相等。線值的標(biāo)么值= =相值的標(biāo)么值；相值的標(biāo)么值； 單相值的標(biāo)么值單相值的標(biāo)么值= =三相值的標(biāo)么值；三相值的標(biāo)么值； 1 1、額定值的標(biāo)么值為、額定值的標(biāo)么值為1 1。 2 2、百分值、百分值= =標(biāo)么值標(biāo)么值100% 100% ；4 4、某些意義不同的物理量標(biāo)

31、么值相等、某些意義不同的物理量標(biāo)么值相等第三章 變壓器3.6 變壓器的運(yùn)行特性3.6.1 3.6.1 電壓變化率電壓變化率用相量圖可以推導(dǎo)出電壓變化率的表達(dá)式：用相量圖可以推導(dǎo)出電壓變化率的表達(dá)式：定義：是指一次側(cè)加定義：是指一次側(cè)加50Hz50Hz額定電壓、二次空載電壓與帶負(fù)載后額定電壓、二次空載電壓與帶負(fù)載后在某功率因數(shù)下的二次電壓之差，與二次額定電壓的比值，即在某功率因數(shù)下的二次電壓之差，與二次額定電壓的比值，即 電壓變化率是表征變壓器運(yùn)行性能的重要指標(biāo)之一,它大小反映了供電電壓的穩(wěn)定性。2022222NNNUUUUUUU22*ssU(R cosX sin)式中式中NII22稱為負(fù)載系數(shù)

32、稱為負(fù)載系數(shù) 由表達(dá)式可知，電壓變化率的大小與負(fù)載大小、性質(zhì)及變壓器的本身參數(shù)有關(guān)。第三章 變壓器.,UcosRsinX.,U,)(;,U,)()(*s*s次次電電壓壓比比空空載載時時高高說說明明二二為為負(fù)負(fù)值值時時當(dāng)當(dāng)也也可可能能為為負(fù)負(fù)值值能能為為正正可可時時帶帶阻阻容容性性負(fù)負(fù)載載時時低低這這時時二二次次端端電電壓壓比比空空載載正正值值為為時時和和阻阻感感性性負(fù)負(fù)載載當(dāng)當(dāng)變變壓壓器器帶帶阻阻性性負(fù)負(fù)載載22222000 .),I(fU,特特性性稱稱為為變變壓壓器器的的外外即即規(guī)規(guī)律律變變化化的的二二次次端端電電壓壓隨隨負(fù)負(fù)載載電電流流定定時時因因數(shù)數(shù)一一當(dāng)當(dāng)電電源源電電壓壓和和負(fù)負(fù)載載功

33、功率率22 *2U)(*2I1.001.01cos28 . 0cos28 . 0)cos(2第三章 變壓器3.6.2 電壓調(diào)整 為了保證二次端電壓在允許范圍之內(nèi),通常在變壓器的高壓側(cè)設(shè)置抽頭,并裝設(shè)分接開關(guān),調(diào)節(jié)變壓器高壓繞組的工作匝數(shù),來調(diào)節(jié)變壓器的二次電壓。 分接開關(guān)有兩種形式：一種只能在斷電情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱為無載分接開關(guān)-這種調(diào)壓方式稱為無勵磁調(diào)壓；另一種可以在帶負(fù)荷的情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱為有載分接開關(guān)-這種調(diào)壓方式稱為有載調(diào)壓。 中、小型電力變壓器一般有三個分接頭，記作UN 5%。大型電力變壓器采用五個或多個分接頭,例UN 2x2.5%或UN 8x1.5%。第三章 變壓器3.6.3 3

34、.6.3 損耗、效率及效率特性損耗、效率及效率特性 鐵損耗與外加電壓大小有關(guān)，而與負(fù)載大小基本無關(guān)，故也稱為不變損耗。一、變壓器的損耗 銅損耗分基本銅損耗和附加銅損耗。基本銅損耗是在電流在一、二次繞組直流電阻上的損耗；附加損耗包括因集膚效應(yīng)引起的損耗以及漏磁場在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。變壓器的損耗主要是鐵損耗和銅損耗兩種。變壓器的損耗主要是鐵損耗和銅損耗兩種。 鐵損耗包括基本鐵損耗和附加鐵損耗?；捐F損耗為磁滯損耗和渦流損耗。附加損耗包括由鐵心疊片間絕緣損傷引起的局部渦流損耗、主磁通在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。 銅損耗大小與負(fù)載電流平方成正比，故也稱為可變損耗。第三章 變壓器 效率大小反

35、映變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性能的好壞，是表征變壓器運(yùn)行性能的重要指標(biāo)之一。二、效率及效率特性效率是指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值。效率是指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值。21100P=%P1121FeCuFeCupP + P-= -PP + P + P0222222FeCuSNSNNN2p= PIp=() P=PIP =S cos其中第三章 變壓器效率表達(dá)式效率表達(dá)式202201100SNNSNPP()%S c osPP 變壓器效率的大小與負(fù)載的大小、功率因數(shù)及變壓器本身參數(shù)有關(guān)。效率特性：在功率因數(shù)一定時，變效率特性：在功率因數(shù)一定時，變壓器的效率與負(fù)載電流之間的關(guān)系壓器的效率與負(fù)載電流之間的

36、關(guān)系=f(),=f(),稱為變壓器的效率特性。稱為變壓器的效率特性。0max第三章 變壓器 即當(dāng)銅損耗等于鐵損耗(可變損耗等于不變損耗)時,變壓器效率最大：2mSN0P= P或或0SNP=Pm1002120maxmN20P= (-)%S cos+P 為了提高變壓器的運(yùn)行效益，設(shè)計(jì)時應(yīng)使變壓器的鐵為了提高變壓器的運(yùn)行效益，設(shè)計(jì)時應(yīng)使變壓器的鐵損耗小些。損耗小些。0dd令令 , ,那那么么 第三章 變壓器3.7 三相變壓器3.7.1 3.7.1 磁路系統(tǒng)磁路系統(tǒng)一、組式磁路變壓器二、心式磁路變壓器特點(diǎn)是：三相磁特點(diǎn)是：三相磁路彼此無關(guān)聯(lián)。路彼此無關(guān)聯(lián)。特點(diǎn)是：三相磁路特點(diǎn)是：三相磁路彼此有關(guān)聯(lián)。彼

37、此有關(guān)聯(lián)。1W2Ww1V2Vv1U2Uu1U2U1u2u1V2V1v2v1W2W1w2wuvw第三章 變壓器3.7.2 3.7.2 電路系統(tǒng)電路系統(tǒng)一、變壓器的端頭標(biāo)號繞組繞組名稱名稱單相變壓器三相變壓器中性點(diǎn)首端首端末端末端首端首端末端末端高壓高壓繞組繞組U1U2U1、V2、W1U2、V2、W2N低壓低壓繞組繞組u1u2u1、v1、w1u2、v2、w2n中壓中壓繞組繞組U1mU2mU1m、V1m、W1mU2m、V2m、W2mNm第三章 變壓器二、單相變壓器的極性*1U2U1u2u*1U2U1u2u1U2U1u2u)I , I(I/I012連接組別為)I,I(I/I66 連連接接組組別別為為一

38、、二次繞組的同極性端一、二次繞組的同極性端同標(biāo)志時，一、二次繞組同標(biāo)志時，一、二次繞組的電動勢同相位。的電動勢同相位。*1u2u1U2U1u2u*1U2U*1U2U1u2u一、二次繞組的同極性端一、二次繞組的同極性端異標(biāo)志時，一、二次繞組異標(biāo)志時，一、二次繞組的電動勢反相位。的電動勢反相位。第三章 變壓器三、三相變壓器的連接組別連接組別：反映三相變壓器連接方式及一、二次線電動勢或連接組別：反映三相變壓器連接方式及一、二次線電動勢或線電壓的相位關(guān)系。線電壓的相位關(guān)系。 三相變壓器的連接組別不僅與繞組的繞向和首末端標(biāo)志有三相變壓器的連接組別不僅與繞組的繞向和首末端標(biāo)志有關(guān)，而且還與三相繞組的連接方

39、式有關(guān)。關(guān)，而且還與三相繞組的連接方式有關(guān)。理論和實(shí)踐證明，無論采用怎樣的連接方式，一、二次側(cè)線電理論和實(shí)踐證明，無論采用怎樣的連接方式，一、二次側(cè)線電動勢可電壓的相位差總是動勢可電壓的相位差總是300300的整數(shù)倍。因此可以采用時鐘的整數(shù)倍。因此可以采用時鐘表示法表示法 作為時鐘的分針，指向作為時鐘的分針，指向1212點(diǎn)，點(diǎn)， 作為時鐘的時作為時鐘的時針，其指向的數(shù)字就是三相變壓器的組別號。組別號的數(shù)字乘針，其指向的數(shù)字就是三相變壓器的組別號。組別號的數(shù)字乘以以300300，就是二次繞組的線電動勢滯后于一次側(cè)電動勢的相位角。，就是二次繞組的線電動勢滯后于一次側(cè)電動勢的相位角。UVEuvE第三

40、章 變壓器連接組別可以用相量圖來判斷：連接組別可以用相量圖來判斷：若高壓繞組三相標(biāo)志不變，低若高壓繞組三相標(biāo)志不變，低壓繞組三相標(biāo)志依次后移，可壓繞組三相標(biāo)志依次后移，可以得到以得到Y(jié),y4Y,y4、Y,y8Y,y8連接組別。連接組別。1 1、Y Y，y y連接連接UVEuvE 同名端在對應(yīng)端，對應(yīng)的同名端在對應(yīng)端，對應(yīng)的相電動勢同相位，線電動勢相電動勢同相位，線電動勢 和和 也同相位，連接組別為也同相位，連接組別為Y Y，y0y0。同理，若異名端在對應(yīng)端，可同理，若異名端在對應(yīng)端，可得到得到Y(jié) Y，y6y6、Y,y10Y,y10和和Y,y2Y,y2連接連接組別。組別。第三章 變壓器若高壓繞組

41、三相標(biāo)志不變，低若高壓繞組三相標(biāo)志不變，低壓繞組三相標(biāo)志依次后移，可壓繞組三相標(biāo)志依次后移，可以得到以得到Y(jié),d3Y,d3、Y,d7Y,d7連接組別。連接組別。2 2、Y Y，d d連接連接-11-11UVEuvE 同名端在對應(yīng)端，對應(yīng)的相電動勢同相位，線電動勢 和 相差3300，連接組別為Y，d11。同理，若異名端在對應(yīng)端，可同理，若異名端在對應(yīng)端，可得到得到Y(jié) Y，d5d5、Y,d9Y,d9和和Y,d1Y,d1連接連接組別。組別。第三章 變壓器若高壓繞組三相標(biāo)志不變，若高壓繞組三相標(biāo)志不變，低壓繞組三相標(biāo)志依次后移，低壓繞組三相標(biāo)志依次后移，可以得到可以得到Y(jié),d5Y,d5、Y,d9Y,d

42、9連接組連接組別。別。3 3、Y Y，d d連接連接-1-1UVEuvE同名端在對應(yīng)端，對應(yīng)的同名端在對應(yīng)端，對應(yīng)的相電動勢同相位，線電動相電動勢同相位，線電動勢勢 和和 相差相差300300，連接，連接組別為組別為Y Y，d1d1。同理，若異名端在對應(yīng)端，同理，若異名端在對應(yīng)端，可得到可得到Y(jié) Y，d7d7、Y,d11Y,d11和和Y,d3Y,d3連接組別。連接組別。第三章 變壓器 總之，對于Y，y或D，d銜接，可以得到0、2、4、6、8、10等六個偶數(shù)組別；而Y，d或D，y銜接，可以得到1、3、5、7、9、11等六個奇數(shù)組別。 變壓器的連接組別很多，為了便于制造和并聯(lián)運(yùn)行，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，Y

43、，yn0、Y，d11、YN，d11、YN，y0和Y，y0連接組為三相雙繞組電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)連接組別。 其中前三種最為常用：Y,yn0 連接的二次繞組可以引出中線，成為三相四線制，用作配電變壓器時可兼供動力和照明負(fù)載。Y,d11連接用于低壓側(cè)電壓超過400V的線路中。YN,d11連接主要用于高壓輸電線路中，使電力系統(tǒng)的高壓側(cè)可以接地。第三章 變壓器3.7.3 3.7.3 磁路系統(tǒng)和繞組連接方式對電動勢波形的影響磁路系統(tǒng)和繞組連接方式對電動勢波形的影響 i0中有無i03 ,看電路連接中有無i03通路，Y連接中，無i03通路,i0為正弦波;YN或D連接,i03可以在繞組中流過，i0為尖頂波。 單相變

44、壓器，當(dāng)磁路飽和時，u1為正弦波，和e1也是正弦波，而i0為尖頂波分解為基波i01和三次諧波i03忽略其它高效次諧波）。 對三相變壓器，由于繞組的連接方式不同，i0 中可能i03 ，使和e1為非正弦波同樣可分解為基波和三次諧波忽略其它高效次諧波） 。 中有無3 ，看磁路結(jié)構(gòu)，三相組式變壓器， 3可以在鐵心中流過， 為平頂波；三相心式變壓器， 3不能在鐵心中流過，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大， 3很小， 基本為正弦波。第三章 變壓器三三相相勵勵磁磁電電流流t0( )i t前往第三章 變壓器磁磁通通與與電電勢勢的的相相位位關(guān)關(guān)系系t0e前往第三章 變壓器一、Y，y連接的三相變壓器一次

45、側(cè)一次側(cè)Y Y接線，接線，i03=0i03=0，i0i0為正弦波，磁通為正弦波，磁通應(yīng)為平頂波。應(yīng)為平頂波。（2 2對三相心式變壓器，對三相心式變壓器，33不能在鐵心中流過，只能借助油不能在鐵心中流過，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大，和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大， 33很小，很小， 基本為正基本為正弦波，感應(yīng)電動勢弦波，感應(yīng)電動勢 e e 也基本為正弦波也基本為正弦波 。但通過油箱壁時將產(chǎn)。但通過油箱壁時將產(chǎn)生渦流損耗，造成局部過熱，降低變壓器的效率，因此，容量生渦流損耗，造成局部過熱，降低變壓器的效率，因此，容量大于大于1800kVA1800kVA時，不宜采用心式時，不宜采用

46、心式Y(jié) Y，y y連接。連接。（1 1對三相組式變壓器，對三相組式變壓器，33可以在鐵心中存在，所以可以在鐵心中存在，所以為平為平頂波，感應(yīng)電動勢頂波，感應(yīng)電動勢e e 為尖頂波，其中的三次諧波幅值可達(dá)基波為尖頂波，其中的三次諧波幅值可達(dá)基波幅值的幅值的45%60%45%60%，使相電動勢的最大值升高很多，可能擊穿繞組，使相電動勢的最大值升高很多，可能擊穿繞組絕緣，因此，三相組式變壓器不采用絕緣，因此，三相組式變壓器不采用Y Y，y y連接。連接。第三章 變壓器二、YN，y連接的三相變壓器 一次側(cè)一次側(cè)YNYN接線，接線，i03i03可以流過，可以流過，i0i0為尖頂波，磁通為尖頂波，磁通應(yīng)應(yīng)

47、為正弦波，感應(yīng)電動勢為正弦波，感應(yīng)電動勢 e e 也為正弦波也為正弦波 。 一次繞組一次繞組Y Y連接，連接， i03=0i03=0， i0i0為正弦波，為正弦波，應(yīng)為平頂波，應(yīng)為平頂波，其中的其中的33在二次繞組中感應(yīng)電動勢在二次繞組中感應(yīng)電動勢e23e23，并在，并在D D內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)產(chǎn)生i23i23。i23i23建立的磁通建立的磁通2323大大削弱大大削弱33的作用，因此合成磁通和電動勢均的作用，因此合成磁通和電動勢均接近正弦波。接近正弦波。三、D，y連接的三相變壓器 一次側(cè)一次側(cè)D D接線，接線，i03i03可以流過，可以流過，i0i0為尖頂波，磁通為尖頂波，磁通應(yīng)為應(yīng)為正弦波，感應(yīng)電動勢

48、正弦波，感應(yīng)電動勢 e e 也為正弦波也為正弦波 。四、Y，d連接的三相變壓器第三章 變壓器五、Y，yn連接的三相變壓器 二次側(cè) yn 接線，負(fù)載時可以為三次諧波提供通路，使相電動勢波形得到改善。但是由于負(fù)載的影響，產(chǎn)生i23不能很大，所以相電動勢波形不能得到很好改善，這種情況基本與Y，y連接一樣，只適用于容量較小的三相心式變壓器，而組式變壓器仍然不采用。結(jié)論：結(jié)論：（1 1變壓器一次側(cè)是變壓器一次側(cè)是YNYN連接時，電動勢波為正弦。連接時，電動勢波為正弦。（2 2變壓器有一側(cè)是變壓器有一側(cè)是D D連接時，電動勢波為正弦。連接時，電動勢波為正弦。（3 3無論相電動勢是否為正弦波，但線電動勢一定是正弦波。無論相電動勢是否為正弦波，但線電動勢一定是正弦波。（4 4若一定需要若一定需要Y Y，y y連接，則可以增加第三繞組，采用連接，則可以增加第三繞組，采用D D接線接線第三章 變壓器3.8 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行3.8.1 3.8.1